[发明专利]双馈风机故障穿越的优化灭磁控制方法及系统

说明书

本发明公开了双馈风机故障穿越的优化灭磁控制方法及系统，建立DFIG简化暂态分量数学模型；基于上述模型使灭磁控制所得到的转子暂态电流与定子暂态磁链反相，并且两者幅值符合预定比例关系；控制转子暂态电流的幅值和相位，在限制转子过电流的同时兼顾最快的暂态过程衰减速度。同时，降低暂态过程中通过RSC涌入直流母线的暂态功率，抑制直流母线过电压。综上所述，优化灭磁控制能够准确地控制转子暂态电流的幅值和相位，在限制转子过电流的同时兼顾最快的暂态过程衰减速度。同时，优化灭磁控制也有效地降低了暂态过程中通过RSC涌入直流母线的暂态功率，有效抑制了直流母线过电压。

技术领域

本发明属于控制技术领域，尤其涉及双馈风机故障穿越的优化灭磁控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着风力发电行业的快速发展，风力发电机的装机容量日益增加，对电网运行的影响越来越大，因此风机的安全运行受到越来越多的关注。在众多的风机类型中，双馈风机(DFIG)由于尺寸小和成本低等优点被广泛应用。

DFIG的定子侧直接连接到电网，电网故障扰动会给DFIG带来巨大影响。当电网故障时，DFIG产生定子暂态磁链并在转子绕组中感应出暂态电动势，这可能导致转子回路中的过电流以及直流母线的过电压，威胁DFIG的安全运行。

在故障穿越期间，为确保双馈风机的安全运行，有许多的软硬件策略被提出：其中一种硬件策略是在转子绕组中接入撬棒电路，在转子绕组电流超过规定值以后投入撬棒电路，能够有效保护转子绕组；目前应用更为广泛的硬件策略是在转子过电流后闭锁转子侧变换器(RSC)的IGBT，通过二极管进行不控整流，避免IGBT被过电流损坏，同时暂态功率通过二极管不控整流流入直流母线中引起直流母线电压的上升，此时再通过直流斩波器(DCChopper)电路消耗掉直流母线电容中的多余能量抑制直流母线电压的上升。这些硬件保护策略的投入都会使DFIG失去可控性，并且额外的硬件电路会使成本增加，但它们是面对电网严重故障时不可缺少的保护手段。

在面临轻度电网故障或硬件保护策略退出后续问题时，灭磁控制是一种比较流行的软件控制策略，这种控制策略试图控制转子暂态电流幅值与定子暂态磁链幅值成一定比例关系，同时让转子暂态电流与定子暂态磁链反相以加快暂态过程的衰减。然而，传统灭磁控制的实际效果并不理想，无法有效控制转子暂态电流的幅值和相位，无法达到预期目标。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了双馈风机故障穿越的优化灭磁控制方法，优化灭磁控制能够准确地控制转子暂态电流的幅值和相位，在限制转子过电流的同时兼顾最快的暂态过程衰减速度。同时，优化灭磁控制也有效地降低了暂态过程中通过RSC涌入直流母线的暂态功率，有效抑制了直流母线过电压。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

双馈风机故障穿越的优化灭磁控制方法，包括：

建立DFIG简化暂态分量数学模型；

基于上述模型，使灭磁控制所得到的转子暂态电流与定子暂态磁链反相，并且两者的幅值符合预定的比例关系；

控制转子暂态电流的幅值和相位，在限制转子过电流的同时兼顾最快的暂态过程衰减速度，同时，降低暂态过程中通过RSC涌入直流母线的暂态功率，抑制直流母线过电压。

进一步的技术方案，DFIG简化暂态分量数学模型建立时：

对DFIG建立三阶复数状态空间方程模型，在电网电压扰动后将其分解为描述工频分量调整过程的状态方程(GPT)和描述由电压扰动引起的暂态衰减分量的状态方程(ZTS)；

仅考虑主要暂态分量(MTC)，将三阶状态方程降阶为一阶状态方程并对主要暂态分量进行求解。